Разработка моделей эффективной оценки опасности столкновения судов при принятии решения методом анализа иерархий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.19, кандидат технических наук Субанов, Эркин Эргешевич

• Субанов, Эркин Эргешевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Субанов, Эркин Эргешевич

Введение.

1 Обзор проблемы и анализ направлений исследования.

1.2. Основные модели процесса расхождения судов.

1.3. Формализация моделей расхождения судов для СППР.

1.4. Формализация способов решения задач расхождения судов, используя только навигационные параметры.

1.5. Анализ направлений исследования по проблеме обеспечения безопасного расхождения судов.

1.6. Выводы по главе.

2. Методологическое обеспечение диссертационного исследования.

2.1. Анализ аварий и катастроф по причине столкновения судов.

2.2. Обоснование комплексного набора КИ СОС. 4

2 4 Методы решения поставленной задачи.

2.5. Выводы по главе.

3 Метод анализа иерархий для предупреждения столкновения судов.

3.1. Обзор метода анализа иерархии.

3.1.1. Построение иерархической структуры для расхождения судов.

3.1.2. Определение приоритетов в МПС.

3.1.3. Шкала относительной важности МАИ.

3.1.4. Алгоритм расчета оценки согласованности.

3 1 5 Синтез глобального приоритета в оценке опасности столкновения судов.

3.2. Построение матриц парных сравнений для КИ СОС.

3.3. Формирование модуля М1 экспертных оценок.

3.3.1. Построение МПС приоритетов КИ СОС.

3.3.2. Экспертные оценки в определении весовых критерий КИ СОС.

3.3.3. Формирование МПС модуля М1.

3.4. Формирование модуля М0 (блок ввода).

3.5. Формирование модуля М2 МПС для альтернативам по КИ СОС.

3.5.1. Построение МПС для критериев неградусных единиц измерения.

3.5.2. Построение МПС, измеряемые в градусах.

3.6. Формирование модуля М3 (синтез глобального приоритета).

3.7. Исследование согласованности модели МАИ КИ СОС.

3.8. Апробация адаптированной модели МАИ КИ СОС.

3.8.1. Проверка модели МАИ КИ СОС решением задач расхождения.

3.8.2. ЭО в решении задач расхождения со встречными судами.

3.8.3. Анализ апробации модели МАИ КИ СОС по данным сборника задач расхождения.

3.9. Разработка модифицированного метода анализа иерархии (ММАИ) КИ СОС, выступающих в паре.

3.9.1. Анализ КИ СОС, выступающих в паре.

3.9.2. ЭО в определении весовых критерий КИ СОС, выступающих в паре.

3.9.3. МПС модуля М11 в модели ММАИ КИ СОС, выступающих в паре.

3.9.4. Апробация ММАИ КИ СОС, выступающих в паре.

3.10. Разработка ММАИ КИ СОС по данным коэффициентов ТИ параметров КИ в процессе сближения судов.

3.10.1. Методика определение коэффициентов за ТИ параметров

КИ СОС в процессе сближения судов.

3.10.2. Анализ коэффициентов ТИ процесса сближения судов.

3.10.3. Апробация ММАИ КИ СОС по данным коэффициентов ТИ параметров сближения судов.

3.11. Проверка разработанных моделей.

3.12. Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка моделей эффективной оценки опасности столкновения судов при принятии решения методом анализа иерархий»

Актуальность темы. Анализ аварийных ситуаций показывает, что число столкновений судов в море в общей доле аварийности вообще не снижается, и тенденция на их уменьшение сегодня не просматривается. В большинстве случаев основной причиной столкновения судов является использование разных подходов (способов) к оценке процесса сближения с встречными судами, выбор наиболее опасной цели и, как следствие, неверное маневрирование при расхождении. Проблемам обеспечения безопасности судовождения посвящен ряд научных работ, в частности, работы А.И. Родионова, A.B. Лихачева, А.Е. Сазонова, В.Е. Кудряшова, С.С. Кургузова, В.Л. Баранова, A.B. Жерлакова, С.Б. Олыпамовского, также другие многочисленные исследования, которые привели к внедрению на флоте автоматизированных систем управления. Однако снижение аварийности по причине столкновений судов остается актуальной проблемой. Существующие методы предупреждения столкновений не в полной мере удовлетворяют возрастающим требованиям обеспечения безопасности судовождения, поэтому содержанием данной диссертационной работы является их дальнейшее совершенствование, что обуславливает актуальность рассматриваемой темы.

Связь работы с научными программами, планами, темами.

Результаты исследований по теме данной диссертационной работы нашли отражение в госбюджетной научно-исследовательской деятельности, ведущейся в соответствии с отраслевыми планами в Государственном морском университете имени адмирала Ф. Ф. Ушакова.

Цель и задачи исследования.

Целью исследования является разработка моделей эффективной оценки риска столкновения судов при принятии решения методом анализа иерархий. Для достижения цели работы решаются следующие задачи:

1. Модель метода анализа иерархий (МАИ) как системы поддержки принятия решений (СППР) адаптированная к оценке опасности столкновения судов;

2. Определение веса парных ключевых индикаторов (КИ) сближающихся судов, полученных по экспертным оценкам;

3. Модифицированная модель метода анализа иерархий (ММАИ), на основе парных КИ оценки опасности столкновения судов;

4. Оригинальная модель ММАИ, использующая коэффициенты тенденции изменения критериев в процессе сближения судов.

Объект исследования процесс расхождения судов.

Предмет исследования модели оценки опасности столкновения сближающихся судов, основанных на МАИ.

Метод исследования. В основу проведения исследования положены:

- метод анализа иерархий Т. Саати [34; 110,111, 119];

- методология и регламенты решения системных задач, изложенные Дж. Клиром [46];

- методы проведения экспертных оценок и обработка статистических данных методами прикладной статистики [29; 55; 57-60; 66; 94; 85-87; 118].

Научная новизна:

1. В разработке комплекса навигационных параметров, выступающих ключевыми индикаторами оценки степени опасности столкновения (КИ СОС) сближающихся судов и их классификация.

2. Примененная впервые адаптированная модель МАИ КИ СОС, оценки степени опасности столкновения, дающая одновременную такую оценку по всем сближающимся судам.

3. В новом подходе к определению весов фактора ключевых индикаторов (КИ) выступающих в паре оценки опасности столкновения судов.

4. Предложение методики использования коэффициентов тенденции изменения КИ сближения судов с учетом свойств и признаков самих КИ. 7

5. Разработанная модель ММАИ КИ СОС для оценки опасности столкновения судов, на основе коэффициентов тенденции изменения критериев в процессе сближения судов, находящихся на небольших дистанциях от собственного судна.

Теоретическая значимость полученных результатов заключается в использовании современных научных технологий, созданных моделей для оценки степени опасности столкновения одновременно по всем сближающимся судам без участия человека.

Практическая значимость полученных результатов диссертационной работы обусловлена универсальным характером предложенных способов оценки и контроля опасности столкновения судов и позволяет использовать данные модели при управлении любыми подвижными объектами.

Достоверность и реализация результатов исследования.

Достоверность полученных результатов подтверждена большим количеством решенных задач в расхождении судов, где получены положительные результаты, которые изложены в диссертационной работе.

Практическая ценность полученных результатов определяется следующими факторами:

- созданы предпосылки разработки интеллектуальных систем принятия решений (ИСПР) для оценки опасности столкновения судов;

- полученные результаты представляют ценность, как для подготовки, так и для повышения квалификации специалистов-судоводителей;

- результаты диссертационной работы используются при подготовке и переподготовке судоводительского состава, судоходной компании ОАО "Новошип"; в учебном процессе ФГБОУ ВПО ТМУ имени Ф.Ф. Ушакова" по курсам судоводительского факультета; в морском тренажерном центре (МТЦ) университета и морском учебно-тренажерном центре (МУТЦ) Республики Казахстан.

Личный вклад соискателя. Проведение, анализ и обработка экспертных оценок, формирование КИ СОС. Разработка и проверка моделей МАИ КИ СОС и ММАИ КИ СОС, позволяющих выполнять оценку опасности столкновения судов в различных условиях плавания.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты работы были доложены и одобрены на двух региональных научно-технических конференциях "Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки кадров на Юге России" (Новороссийск, 2010-2011). Журнал "Морской Флот" № 5-6 2010 года (Москва, 2010). На VIII Международной научно-практической конференции (НПК) "Наука в современном мире" 25 ноября 2011 года (Таганрог, 2011). На Международной НПК "Инновации и современная наука" 12 декабря 2011 года (Новосибирск, 2011). ЦНИИМФ сборник научных трудов, апрель 2012 года (Санкт-Петербург, 2012) - в печати. Журнал "Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки" № 3, 2012 года (Новочеркасск, 2012) - в печати.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 11 статьях, из них две - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем. Диссертация объемом 177 страниц, включая 27 иллюстрации и 39 таблицу. Состоит из содержания на 3 страницах, списка сокращений на 1 странице, введения на 4 страницах. Основная часть из 3 глав - на 120 страницах и заключение на 2 страницах. Список литературы из 180 наименований источников, из них 29 на английском языке на 18 страницах и 12 приложений на 28 страницах.